Моделювання процесу розподілення теплоносія в підігрівачі солоду

Abstract

При виробництві солоду витрати теплової енергії є досить значними, навіть при використанні сучасних сушильних установок. Теоретично можли-во їх зменшення в 1,4—1,45 раза. Враховуючи постійно зростаючу ціну на енергоносії та електроенергію, підвищення енергоефективності процесу сушіння солоду шляхом вдосконалення режимів сушіння і конструкцій су-шильних установок є актуальним завданням сьогодення. Доведено, що для зниження витрат теплоти на випаровування вологи доцільно подавати на сушку попередньо нагрітий солод. Встановлено, що в усьому досліджуваному діапазоні температур сушильного агента і воло-гості солоду при підігріві останнього відбувалося значне підвищення швид-кості сушіння (якщо порівняти зі звичайним проведенням процесу при тих же умовах). Для реалізації цієї рекомендації запропоновано використовувати апарат попереднього підігріву солоду, недоліком якого є низька ефективність системи розподілу теплоносія, що призводить до нерівномірного нагріву солоду. Тому метою дослідження є знаходження раціональних параметрів конструкції підігрівача в установці для сушіння солоду шляхом моделювання потоків теплоносія з урахування теплофізичних характеристик повітря і солоду. Об’єктом дослідження є процеси розподілу теплоносія та нагрівання ячмінного солоду в підігрівачі. При моделюванні використовувалися методи обчислювальної гідродинаміки — Computational Fluid Dynamics. За результатами моделювання запропоновано конструкцію підігрівача з удосконаленою системою підведення теплоносія, яка забезпечує рівномірне прогрівання солоду та досягнення його температури в межах 45—47°С по всьому перерізу кінцевої секції підігрівача, що є достатнім для подачі його на сушарку. In the production of malt, heat energy costs are quite significant, even with the use of modern drying installations. Theoretically it is possible to reduce them by 1.4—1.45 times. Taking into account the constantly rising price for energy carriers and electricity, increasing the energy efficiency of the process of malt drying by improving the drying conditions and the design of drying apparatus is an urgent task of today. The researchers have proven that to reduce the flow of heat for evaporation of moisture, it is advisable to apply preheated malt to drying. It has been established that in the whole range of temperatures of the drying agent and the moisture content of malt during the heating of the product, a significant increase in the drying rate occurred (compared to the usual process under the same conditions). To implement this recommendation, it`s suggested to use a malt-preheating device. The disadvantage of this apparatus is the low effi-ciency of the system of supply of heat carrier, which leads to uneven heating of malt. Therefore, the purpose of our study is to find the optimal parameters of the design of the malt heater by modeling the flows of the heat carrier, taking into account the thermo-physical characteristics of air and malt. The object of the study is the processes of distributing the heat carrier and heating the barley malt in the heater. The simulations used Computational Fluid Dynamics methods. Based on the simulation results, we proposed the design of the heater with an improved system of supply of the heat carrier, which provides uniform heating of the malt and reaching its temperature within 45—47°C along the entire section of the final section of the heater, which is sufficient to feed it to the dryer.